荸薺粗多糖抗氧化面霜的制備研究

趙梓琦, 樸敏艷, 劉軒岑, 王香草, 王財(cái)培, 施溯筠

( 延邊大學(xué) 藥學(xué)院, 吉林 延吉 133002 )

荸薺(water chestnut)俗稱馬蹄果,是單子葉植物綱莎草科多年生草本植物的地下球莖.荸薺含有多種活性物質(zhì)[1-2],其中的多糖、黃酮、多酚、甾醇、皂苷等成分具有很好的抗氧化活性,能夠延緩自由基給皮膚帶來(lái)的衰老問題[3-5].研究[6]顯示,多糖還具有抗炎、抑菌、增加免疫力等生物活性以及較強(qiáng)的親水性和熱穩(wěn)定性,因此其被廣泛應(yīng)用于化妝品、醫(yī)藥和食品等領(lǐng)域.由于天然化妝品具有較高的安全性,因此近年來(lái)人們對(duì)其認(rèn)可度、需求度不斷提高[7],商業(yè)銷售前景廣闊.目前為止還尚未發(fā)現(xiàn)將荸薺粗多糖作為天然抗氧化劑應(yīng)用于化妝品中,因此本文以荸薺粗多糖為主要抗氧化成分制備了一款面霜,并對(duì)其感官指標(biāo)、抗氧化效果以及耐寒耐熱等理化性質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià).

1 材料和儀器

1.1 材料

荸薺切片干品,廣東萬(wàn)順大健康產(chǎn)業(yè)開發(fā)有限公司生產(chǎn),并經(jīng)延邊大學(xué)鄭明善教授鑒定;富士蘋果,購(gòu)于延吉市友進(jìn)超市;沙棘果面霜,廣東瀚潤(rùn)生物科技有限公司生產(chǎn);卡波姆940,青島高科技工業(yè)園海博生物技術(shù)公司生產(chǎn);單硬脂酸甘油酯和椰子油,山東優(yōu)索化工科技有限公司生產(chǎn);十八醇和硬脂酸,天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn);甘油,山東臨沂綠森公司生產(chǎn);苯氧乙醇,浙江圣效有限公司生產(chǎn);乙醇、苯酚和濃硫酸,茂名市雄大化工有限公司生產(chǎn);1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH),北京華越洋生物有限公司生產(chǎn);葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品,上海源葉生物科技有限公司生產(chǎn).

1.2 儀器

FA-2004電子分析天平,上海良品儀器儀表有限公司生產(chǎn);HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋,金壇市科技儀器有限公司生產(chǎn);UV-2201型紫外-可見分光光度計(jì),日本島津公司生產(chǎn);DHG-9023A型電熱恒溫鼓風(fēng)干箱,常州諾基儀器有限公司生產(chǎn);電動(dòng)粉碎機(jī),上海世邦工業(yè)科技集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn);Z-36HK高速臺(tái)式離心機(jī),天津市醫(yī)療器械廠生產(chǎn);BCD-551WPCX電冰箱,合肥美菱股份有限公司生產(chǎn);RODI多功能超純水系統(tǒng),廈門銳思捷科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn);SHB-ⅢA抽濾機(jī),上海默威生物科技有限公司生產(chǎn);0.25 mm孔徑篩子,安平縣德祥瑞網(wǎng)業(yè)有限公司生產(chǎn);試管和容量瓶,山東銘陽(yáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司生產(chǎn);比色皿(規(guī)格為12.5 mm×12.5 mm×45 mm,光程為10 mm,容量為3.5 mL),日本島津公司生產(chǎn).

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 藥材提取

2.1.1荸薺原料預(yù)處理

取荸薺切片干品,用電動(dòng)粉碎機(jī)粉碎后過(guò)0.25 mm孔徑篩子,得荸薺細(xì)粉.

2.1.2荸薺粗多糖提取液的制備

參考文獻(xiàn)[8]中的水提法制備荸薺粗多糖提取液.取荸薺細(xì)粉50 g,加入體積分?jǐn)?shù)為80%的乙醇,使料液比為1∶5(體積比);室溫下浸漬32 min后加入250 mL純化水,然后在80 ℃水浴中加熱20 min;減壓抽濾,用40 mL純化水清洗殘?jiān)?次;收集洗滌液,并將提取液和洗滌液合并后轉(zhuǎn)至500 mL容量瓶中定容,所得溶液即為荸薺粗多糖提取液(質(zhì)量濃度為1.0 g·mL-1).

2.2 荸薺粗多糖含量的測(cè)定

2.2.1葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

稱取5.0 mg葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品置于50 mL容量瓶中,加適量純化水使其溶解后定容.使用移液槍分別移取0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液,并將其置于20 mL試管中;在試管中加入純化水至2.0 mL后再加入體積分?jǐn)?shù)為5%的苯酚溶液1.0 mL,搖勻后滴加濃硫酸5.0 mL;在室溫下顯色20 min后在490 nm處測(cè)定吸光值,并以葡萄糖的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線[8].

2.2.2粗多糖含量的測(cè)定

參考文獻(xiàn)[8]中的測(cè)定粗多糖的苯酚-硫酸法測(cè)定荸薺的粗多糖含量.將1.0 mL荸薺粗多糖提取液稀釋至25倍后,取0.5 mL該溶液置于20 mL試管中;加純化水稀釋至2.0 mL后再加入體積分?jǐn)?shù)為5%的苯酚溶液1.0 mL,搖勻后滴加濃硫酸5.0 mL;在室溫下顯色20 min后在490 nm處測(cè)定吸光值,并根據(jù)得到的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品的粗多糖含量.

2.3 DPPH自由基的清除實(shí)驗(yàn)

DPPH自由基的清除實(shí)驗(yàn)按照Yoshida等的方法[9]進(jìn)行測(cè)定.將荸薺粗多糖提取液配制成質(zhì)量濃度為0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10 g·mL-1的樣品溶液,并分別將2.0 mL不同質(zhì)量濃度的樣品溶液加入到2.0 mL的0.10 mmol·L-1DPPH乙醇溶液中;混勻溶液后,將溶液放置于室溫下避光保存30 min.在517 nm波長(zhǎng)處測(cè)定溶液吸光度,記為A.取2.0 mL不同質(zhì)量濃度的樣品溶液,加入2.0 mL無(wú)水乙醇后在波長(zhǎng)517 nm處測(cè)定溶液吸光度,記為A1;取2.0 mL的0.10 mmol·L-1DPPH乙醇溶液加入2.0 mL無(wú)水乙醇(混勻后避光反應(yīng)30 min)后在517 nm波長(zhǎng)處測(cè)定溶液吸光度,記為A2.DPPH自由基清除率的計(jì)算公式為DDPPH=[1-(A-A1)/A2]×100%.

2.4 面霜的配制

根據(jù)本文的預(yù)實(shí)驗(yàn)并參考文獻(xiàn)[10]中的方法制定面霜的配方,如表1所示.

表1 面霜配方的配比

參考陳海燕等的方法[11]配制面霜.A相的制作方法為:首先在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.8%的卡波姆940中加入適量的純化水,使其溶解后再加入甘油;然后在水浴鍋中攪拌加熱(80 ℃),直至卡波姆完全溶解(所得即A相).將B相恒溫加熱(80 ℃),溶解后將其加入到A相,再攪拌40 min;待A、B混合相自然冷卻至室溫后加入C相,并在45 ℃水浴中攪拌加熱20～25 min;加入D相并攪拌,當(dāng)混合相降至室溫后密封、備用.

2.5 單因素實(shí)驗(yàn)

2.5.1單硬脂酸甘油酯用量的選擇

在椰子油的用量為4.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、硬脂酸的用量為1.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、甘油的用量為8.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、乳化時(shí)間為40 min的情況下,選取不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的單硬脂酸甘油酯(1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以此確定單硬脂酸甘油酯的最佳用量.

2.5.2椰子油用量的選擇

在單硬脂酸甘油酯的用量為2.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、硬脂酸的用量為1.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、甘油的用量為8.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、乳化時(shí)間為40 min的情況下,選取不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的椰子油(2.0%、3.0%、4.0%、5.0%、6.0%)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以此確定椰子油的最佳用量.

2.5.3硬脂酸用量的選擇

在椰子油的用量為4.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、單硬脂酸甘油酯的用量為2.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、甘油的用量為8.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、乳化時(shí)間為40 min的情況下,選取不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硬脂酸(0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以此確定硬脂酸的最佳用量.

2.5.4荸薺粗多糖提取液用量的選擇

在椰子油的用量為4.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、單硬脂酸甘油酯的用量為2.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、甘油的用量為8.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、硬脂酸的用量為1.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、乳化時(shí)間為40 min的情況下,選取不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的荸薺粗多糖提取液(1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以此確定荸薺粗多糖提取液的最佳用量.

2.6 感官和理化性質(zhì)的評(píng)價(jià)

2.6.1涂抹分散性實(shí)驗(yàn)

取少量面霜置于手背上并輕輕涂抹,然后參照表2對(duì)面霜的質(zhì)地進(jìn)行評(píng)分.

表2 面霜的評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.6.2耐寒耐熱性實(shí)驗(yàn)

取等質(zhì)量的面霜置于密封容器中,并分別在-10 ℃的冰箱和40 ℃的恒溫箱中放置24 h.溫度恢復(fù)至室溫后,觀察面霜是否出現(xiàn)分層、顆粒、異味等現(xiàn)象,并參照表2對(duì)面霜進(jìn)行評(píng)分.

2.7 面霜的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

2.7.1面霜乳化的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

參考韓雪等的實(shí)驗(yàn)方法[12]測(cè)定面霜的乳化穩(wěn)定性.取0.1 g面霜加入50 mL純化水,50 ℃下攪拌均勻后得面霜稀釋液.取1.0 mL面霜稀釋液置于離心管中,離心3 min(3000 r·min-1)后觀察離心管內(nèi)的稀釋液有無(wú)渾濁現(xiàn)象.

2.7.2面霜的長(zhǎng)期穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

參考張立秋等的方法[13]測(cè)定面霜的長(zhǎng)期穩(wěn)定性.取等質(zhì)量的面霜兩份,一份置于冰箱(-10 ℃)內(nèi)保存3個(gè)月,一份置于恒溫箱(25 ℃)內(nèi)保存3個(gè)月.3個(gè)月后觀察面霜是否有分層、顆粒、異味等現(xiàn)象.

2.8 斑貼測(cè)試

按照《化妝品安全技術(shù)規(guī)范(2022年版)》[14]中的相關(guān)規(guī)范對(duì)人體進(jìn)行皮膚刺激性測(cè)試.受試者共計(jì)60人(無(wú)皮膚病源史,男女比例為1∶1),年齡為18～25歲.將斑貼器貼在受試者的前臂內(nèi)側(cè),24 h后觀察皮膚狀態(tài),并按照表3進(jìn)行評(píng)定[15].

2.9 面霜樣品的抗氧化測(cè)試

面霜的抗氧化測(cè)試參考文獻(xiàn)[16-17]中的方法,并對(duì)其稍加改良.試驗(yàn)共設(shè)置4組.測(cè)試方法為:取4塊新切割的蘋果(每塊為1 cm×1 cm×1 cm),在其中3塊的表面分別涂抹0.1 g樣品面霜、0.1 g市售面霜和0.1 g未添加荸薺粗多糖提取液的面霜基質(zhì),并將剩余的1塊用于空白對(duì)照實(shí)驗(yàn).10 h(室溫條件下)后觀察各塊蘋果切割表面的顏色變化.實(shí)驗(yàn)平行3次.

3 結(jié)果與分析

3.1 最佳荸薺粗多糖提取液添加量的選取

由圖1可以看出:在0.01～0.06 g·mL-1范圍內(nèi),荸薺粗多糖提取液對(duì)DPPH自由基的清除能力隨濃度的升高而增加(質(zhì)量濃度為0.06 g·mL-1時(shí),荸薺粗多糖提取液對(duì)DPPH自由基的清除率為85.70%).當(dāng)荸薺粗多糖提取液的質(zhì)量濃度大于0.06 g·mL-1時(shí),荸薺粗多糖提取液對(duì)DPPH自由基的清除能力趨于平穩(wěn),說(shuō)明此時(shí)荸薺粗多糖提取液對(duì)自由基的清除率處于飽和狀態(tài).基于上述結(jié)果和制備成本因素,本文在面霜基質(zhì)中添加質(zhì)量濃度為0.06 g·mL-1的荸薺粗多糖提取液.

3.2 荸薺粗多糖含量的測(cè)定結(jié)果

圖2為葡萄糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線.以葡萄糖質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)、吸光度值A(chǔ)為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線后得到的線性回歸方程為:y= 0.0775x-0.0005,R2= 0.9992.依據(jù)該回歸方程計(jì)算得到的粗多糖質(zhì)量濃度為0.642×10-3μg·mL-1,含量為16.1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)).該結(jié)果與張方艷等[8]的測(cè)試結(jié)果(17.9%)相近.

圖2 葡萄糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線

3.3 單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果

3.3.1單硬脂酸甘油酯的用量篩選

由圖3可以看出,當(dāng)單硬脂酸甘油酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%時(shí),面霜的綜合涂抹效果和耐寒耐熱的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)最高,因此本文將單硬脂酸甘油酯的用量定為2.5%.

圖3 加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的單硬脂酸甘油酯時(shí)得到的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)

3.3.2椰子油的用量篩選

由圖4可以看出,當(dāng)椰子油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.0%時(shí),面霜的綜合涂抹效果和耐寒耐熱的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)最高,因此本文將椰子油的用量定為4.0%.

圖4 加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的椰子油時(shí)得到的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)

3.3.3硬脂酸的用量篩選

由圖5可以看出,當(dāng)硬脂酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí),面霜的綜合涂抹效果和耐寒耐熱的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)最高,因此本文將硬脂酸的用量定為1.0%.

圖5 加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硬脂酸時(shí)得到的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)

3.3.4荸薺粗多糖提取液的用量篩選

由圖6可以看出,當(dāng)荸薺粗多糖提取液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.0%時(shí),面霜的綜合涂抹效果和耐寒耐熱的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)最高,因此本文將荸薺粗多糖提取液的用量定為3.0%.

圖6 加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的荸薺粗多糖提取液時(shí)得到的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)

3.4 面霜的穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果

1)乳化穩(wěn)定性.由圖7(a)可以看出,面霜稀釋液離心后仍保持澄清狀態(tài)(管中未出現(xiàn)白色渾濁物質(zhì)),同時(shí)未有分層出現(xiàn),由此說(shuō)明該面霜具有良好的乳化穩(wěn)定性.

圖7 面霜乳化穩(wěn)定性和面霜長(zhǎng)期穩(wěn)定性的試驗(yàn)結(jié)果

2)長(zhǎng)期穩(wěn)定性.由圖7(b)和(c)可以看出,面霜在25 ℃恒溫箱和-10 ℃冰箱中保存3個(gè)月后,均未出現(xiàn)分層、顆粒、異味等現(xiàn)象,由此說(shuō)明該面霜具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性.

3.5 斑貼試驗(yàn)結(jié)果

由表4可以看出,60名受試者的斑貼區(qū)域均未出現(xiàn)紅斑、丘疹、水腫等陽(yáng)性反應(yīng),即斑貼實(shí)驗(yàn)未出現(xiàn)不良刺激性反應(yīng),由此說(shuō)明該面霜對(duì)人體無(wú)刺激性和致敏性,安全性良好.

表4 斑貼試驗(yàn)結(jié)果

3.6 面霜成品的抗氧化試驗(yàn)結(jié)果

由圖8可以看出:在實(shí)驗(yàn)前,空白對(duì)照的蘋果切面表面水分充足,顏色為淺綠.實(shí)驗(yàn)10 h后,空白對(duì)照組的蘋果切面其水分流失明顯,顏色呈黃色,同時(shí)伴有大量的棕色絲狀體;涂抹市售面霜的蘋果切面其水分流失低于空白對(duì)照組,顏色雖呈深黃色,但無(wú)明顯的棕色絲狀體;涂抹面霜基質(zhì)的蘋果切面其水分流失低于空白對(duì)照組,但顏色淺于市售面霜組的顏色,同時(shí)也無(wú)明顯的棕色絲狀體;涂抹樣品面霜的蘋果切面其水分流失、發(fā)黃程度以及棕色絲狀體數(shù)量明顯低于上述3個(gè)試驗(yàn)組.以上結(jié)果說(shuō)明,本文制備的荸薺面霜具有良好的抗氧化活性.

圖8 面霜抗氧化的試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)論

本文利用水提法制備了荸薺粗多糖提取液,得率為16.1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)).利用荸薺粗多糖提取液制備的抗氧化護(hù)膚面霜,其理化指標(biāo)符合中華人民共和國(guó)輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T 1857—2013《潤(rùn)膚膏霜》,并具有良好的抗氧化功效.該面霜的最佳配方(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為:2.5%單硬脂酸甘油酯、0.2%十八醇、4.0%椰子油、1.0%硬脂酸、0.1%苯氧乙醇、1.8%卡波姆940、8.0%甘油、3.0%荸薺粗多糖提取液.本文研究結(jié)果可為荸薺在護(hù)膚類化妝品中的開發(fā)和利用提供良好參考.